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Avaliação dos efeitos da fertilização nitrogenada (uréiae uréia com NBPT) e do Fungicida maxim - XL na produção de fumonisinas por Fusarium verticillioides

By Tatiana de Ávila Miguel

Abstract

O milho é um cereal de importância econômica mundial, suscetível à contaminação por fungos toxigênicos, dentre os quais Fusarium verticillioides predomina. Este fungo é responsável pela produção de fumonisinas, que são relacionadas a diversas micotoxicoses animais e possivelmente câncer esofágico em seres humanos. Devido aos problemas relacionados à presença de F. verticillioides e fumonisinas em milho, durante o cultivo empregam-se práticas que visem à minimização da contaminação, como a fertilização com nitrogênio, uma vez que a biossíntese dessas toxinas está relacionada à limitação de nitrogênio, e o emprego de fungicidas para o controle do crescimento de Fusarium verticillioides. No presente trabalho foi avaliada, primeiramente, a ocorrência natural de fungos toxigênicos e fumonisinas em amostras de milho recém-colhido da Região Norte do Paraná, tratado com diferentes tipos (uréia e uréia + inibidor de urease) e doses (80, 160 e 240 Kg/ha) de fertilizante nitrogenado.Os gêneros de fungos mais freqüentes foram Fusarium e Penicillium (83,33% e 98,61%, respectivamente), sendo o gênero Aspergillus encontrado em baixa freqüência (4,17%). As fumonisinas (B1 e B2) foram detectadas em 100% das amostras analisadas, sendo que altas concentrações de fumonisinas (19,49 &#956;g/g) foram detectadas no tratamento ao qual não foi aplicado nenhum tipo de fertilizante nitrogenado. Apesar de a diferença na concentração de fumonisinas não ser estatísticamente significativa em relação à dose de nitrogênio aplicada, níveis menores de fumonisinas (3,13 &#956;g/g) foram detectados no tratamento 2 (160 Kg/ha de uréia), e tratamentos com doses maiores ou menores que 160 kg/ha de uréia aumentaram os níveis das micotoxinas. Além disso, foi observada uma correlação negativa entre dosagens de fertilizantes nitrogenados e contaminação por fumonisinas. Os níveis de fumonisinas detectados em relação ao tipo de fertilizante nitrogenado utilizado não apresentaram diferença estatística significativa. Entretanto houve uma tendência de maior contaminação quando uréia + NBPT foi utilizada. Foi também avaliada a influência de Maxim – XL na expressão dos genes FUM1 e FUM21, e na produção de fumonisina B1 por F. verticillioides em meio de cultivo líquido definido. Os cultivos controle (sem fungicida) apresentaram produção média de 0,71 &#956;g/mL de FB1, equivalente a 31% da produção média dos cultivos com adição de fungicida (2,31 &#956;g/mL). Não foi observada correlação entre a produção de FB1 e a expressão do gene FUM1, e a expressão do gene FUM21 foi apenas levemente estimulada pela presença do fungicida. Uma vez que não foi observada uma correlação forte entre a expressão dos genes estudados e a produção de FB1, algumas hipóteses são discutidas a fim de elucidar o resultado detectado. Maxim – XL poderia influenciar na expressão de outros genes da via de biossíntese de fumonisinas, não influenciando diretamente na expressão de FUM1 e FUM21. Em diversos fungos, transportadores celulares do tipo ABC têm sua expressão e/ou atividade aumentada na presença de substâncias tóxicas. FUM19 codifica para um transportador do tipo ABC, que atua no efluxo de fumonisinas, mas poderia atuar também no efluxo de fungicida, aumentando os níveis da toxina no meio extracelular. Ainda, a ação de fludioxonil sobre MAP quinases, poderia alterar a morfologia celular, o que, combinado à agitação utilizada durante o cultivo de F. verticillioides, propiciaria a lise celular e liberação do conteúdo intracelular de fumonisinas, aumentando sua concentração no extrato livre de células. Os resultados apresentados ratificam a importância da fertilização nitrogenada e da compreensão do mecanismo de ação de fungicidas como ferramentas para minimização da ocorrência de fungos toxigênicos e fumonisinas, proporcionando maior segurança alimentar para animais e humanos.Corn is an economically important cereal worldwide, but it is susceptible to toxigenic fungi contamination, mainly Fusarium verticillioides. This fungus produces fumonisins, which cause several mycotoxicoses and probably esophageal cancer in humans. Due to the problems caused by F. verticillioides and fumonisin contamination in corn, during its cultivation some practices can be employed to reduce the crop contamination, such as nitrogen fertilization, since fumonisin biosynthesis is repressed by nitrogen, and fungicide application to control Fusarium verticillioides growth. In this work, natural occurrence of toxigenic fungi and fumonisins was evaluated in freshly harvested corn samples from the Northern Region of Paraná State. The corn kernels were treated with different kinds (urea and urea + urease inhibitor) and doses (80, 160 and 240 Kg/ha) of nitrogen fertilizer. The most frequent fungi genera were Fusarium and Penicillium (83.33% and 98.61%, respectively). Aspergillus sp. was detected in low frequency (4.17%). Fumonisins (B1 and B2) were detected in 100% samples, and high levels of fumonisin (19.49 &#956;g/g) were detected in the treatment without fertilizer application. Although differences in mean fumonisin levels and nitrogen fertilizer doses were not statistically significant, the lowest fumonisin levels (3.13 &#956;g/g) were detected in treatment 2 (160 Kg/ha urea), whereas in the treatments with higher or lower nitrogen doses, fumonisin levels increased. A negative correlation (-0.3780; p<0.05) between nitrogen fertilizer doses and total fumonisin levels was observed. There were no statistically significant differences in mean fumonisin levels and nitrogen fertilizer kind. However, highest fumonisin levels were detected in the treatments where urea + NBPT was applied. The influence of Maxim – XL on the expression of FUM1 and FUM21 genes, and on the fumonisin B1 production by F. verticillioides in defined liquid culture media were also evaluated. Fungicide addition to the culture media increased fumonisin B1 production by 3 – fold (2.31 &#956;g/mL) compared to the control cultures (without fungicide addition). There was no correlation between fumonisin B1 (FB1) and the expression of FUM1, while FUM21 expression was only slightly increased in the presence of fungicide. Taking into account that a strong correlation between fungicide presence, gene expression, and FB1 levels was not observed, some hypothesis are discussed to explain the results. First, Maxim – XL could influence the expression of other genes related to fumonisin biosynthesis. In several fungi, ABC cellular transporters have their expression and/or activity increased in the presence of toxic compounds. FUM19 encodes an ABC transporter, which is responsible for the fumonisin efflux, but it could also be responsible for the fungicide efflux, increasing the extracellular fumonisin levels. Also, the action of the fungicide over MAP kinases could induce alterations in the cell morphology, which, in combination with the agitation used during cultivation, would lead to cellular lyses, increasing the fumonisin concentration in the cell free extract. These results presented ratify the importance of understanding nitrogen fertilization and fungicide mode of action as tools for reducing fumonisin occurrence in corn kernels, and assure food quality for both animals and humans

Topics: Biotecnologia agrícola, Milho como alimento, Uréia como fertilizante, Fertilizantes nitrogenados, Agricultural biotechnology, Corn as food, Urea as fertilizer, Nitrogen fertilizers
Publisher: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia.
Year: 2009
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UEL:oai:uel.br:vtls000149918
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